AI-flex: Industrie und Forschung gemeinsam für eine zukunftsorientierte Energieversorgung

Seit einigen Jahren arbeiten Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Verbände daran, wie man Energiespeicher, Smart Grids und die intelligente Netzsteuerung nutzen kann, um Zellen, die ihren Energiebedarf durch eigene Anlagen decken könnten, in ein Gesamtsystem der Energieversorgung zu integrieren. Solche Zellen entstehen, weil die Energieerzeugung aus dezentralen Anlagen wie beispielsweise Windkraft, Photovoltaik oder Biomasse zunimmt.

VOLTARIS ist Partner im Projekt AI-flex

Seit Juni 2022 beschäftigt sich das Verbundvorhaben „AI-flex“ mit der Entwicklung von autonomen AI-basierten Zelloptimierern für das Management von Flexibilisierungsoptionen aus Sicht der Energiequelle. Wir gehören zu den insgesamt sechs Partnern aus Deutschland und Österreich, als Forschungspartner sind die TU Wien, das Austrian Institute of Technology, die TU Kaiserslauterrn und die FH Bielefeld beteiligt. Mittelfristig soll ein europaweites, zellulares Energiesystem entstehen, wodurch ein höherer Anteil erneuerbarer Energie in die Netze fließen kann.

Was ist ein zellulares Energiesystem?

Der zellulare Ansatz umfasst dezentralisierte, autonome Energiezellen auf allen Netz-Hierarchieebenen. Dabei kann jede Zelle Elektrizitäts-, Gas- und Fernwärmenetze umfassen und eine hohe Effizienz und Flexibilität erreichen, indem sie eine Sektorkopplung und verschiedenen Lösungen zur Energiespeicherung wie Batterien und Power-to-X-Systemen einsetzen. Anders als beim konventionellen Netzbetrieb optimiert jede Zelle für sich die Erzeugung von erneuerbaren Energien sowie Energiespeicherung und -verbrauch. Diese Optimierung erfolgt dabei mit einer größeren Detailgenauigkeit und einem deutlich höheren Komplexitätsniveau aufgrund der hohen Anzahl an Teilnehmern bzw. zu berücksichtigenden Anlagen. Um dieser Herausforderung zu begegnen, sollen in diesem Vorhaben autonome, AI-basierte Zelloptimierer entwickelt werden, die ein effizientes Management von einer Vielzahl an Flexibilisierungsoptionen aus Sicht der Energiezelle ermöglicht. Die AI-basierte Steuerung wird in einen digitalen Zwilling der unteren Ebenen des Energiesystems integriert und dort unter realen Bedingungen getestet.

Teilprojekt „Smart Metering im Kontext zellularer Energienetze“

Wir von VOLTARIS sind als Spezialist für das intelligente Messdatenmanagement und zertifizierter Gateway-Administrator im Teilprojekt „Smart Metering im Kontext zellularer Energienetze“ zuständig für die Optimierung und Verfügbarkeit der realen Messdaten aus den Netzen. Konkret übernehmen wir

  • die Messdatengewinnung und -bereitstellung
  • den Betrieb und die Überwachung der relevanten Backend-Systeme des intelligenten Messstellenbetriebs
  • die Überwachung der Lasten innerhalb des Energiesystems mit intelligenten Messystemen
  • die Evaluation und Entwicklung innovativer Geschäftsmodelle im Kontext eines zellularen Energiesystems.

Da die Messdaten der intelligenten Messsysteme dazu dienen, die AI zu trainieren, muss die Verfügbarkeit und Integrität der Daten ausreichend sein. Außerdem müssen bei der gesamten Entwicklung und insbesondere bei den Feldtests diverse Aspekte des Datenschutzes beachtet werden und gewährleistet sein.

Nutzung der Forschungsergebnisse

Die Forschungsergebnisse, die wir gewinnen können, wollen wir nutzen, um neue Geschäftsmodelle für das CLS-Management, die intelligente Steuerung, das Mehrspartenmanagement und das Submetering umzusetzen. Ein spannendes Projekt, das noch bis Ende Mai 2025 läuft und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wird. Wir halten Sie auf dem Laufenden.

Klimaneutralität: Vom Ziel zu konkreten Maßnahmen

Das ambitionierte Ziel der Klimaneutralität Deutschlands bis zum Jahr 2045 erfordert

  • die zügige Dekarbonisierung und damit einhergehend
  • den Ausbau der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien,
  • die intelligente Vernetzung von Erzeugungsanlagen, Speichern und Letztverbrauchern und
  • eine Neugestaltung des Stromnetzes, um die fluktuierende Erzeugung und den Verbrauch ausgleichen zu können.

Der Ersatz der Rundsteuerempfänger bei Nachtstromspeicherheizungen, das Submetering und insbesondere der rasante Anstieg der Elektromobilität erfordern das sichere Steuern und Schalten durch die Netzbetreiber, um die Netzstabilität zu gewährleisten und um den kostenintensiven Netzausbau zu reduzieren.

Das intelligente Messsystem mit dem Smart Meter Gateway stellt für diese Herausforderungen die geeignete, hochverfügbare und sichere technische Infrastruktur zur Verfügung und ist somit ein wichtiger Baustein der Energiewende. Der große Nutzen der intelligenten Messsysteme resultiert aus der Netzdienlichkeit und der Schnittstellenfunktionalität zu den Marktsystemen.

Digitale Geschäftsmodelle für mehr Energieeffizienz

Mit dem novellierten Erneuerbare-Energien-Gesetz 2021 sind die infrastrukturellen Voraussetzungen für das Steuern über das intelligente Messsystem geschaffen worden. Auch die regulatorische Unsicherheit beim Smart Meter Rollout ist durch die Ende Juni verabschiedete MsbG-Novelle beseitigt. Nun gilt es, den Einbau intelligenter Messsysteme zu beschleunigen, die Prozesse weiter zu optimieren und die Funktionssicherheit und Interoperabilität von Geräten und Systemen zu testen.

Energieeffizienz und Klimaneutralität spielen auch im Immobiliensektor sowie in Industrie- und Gewerbeunternehmen eine zunehmend wichtige Rolle. Innerhalb unserer Anwendergemeinschaft beschäftigen wir uns daher auch intensiv mit den marktdienlichen Funktionen der intelligenten Messsysteme. Sie sind der Enabler für interessante digitale Geschäftsmodelle, die nicht nur den Kunden einen Mehrwert bieten, sondern auch die Energiewende voranbringen.

Immer mehr Kunden – private und gewerbliche – erwarten von ihrem Energieversorger Lösungen zur transparenten Visualisierung ihres Energieverbrauchs und der -kosten. In unserem Produktportfolio stellen wir daher entsprechende Webportale bereit – von der gesetzeskonformen Basislösung bis hin zur Energiemanagement-Software für energieintensive Unternehmen, die alle gesetzlichen Anforderungen abdecken und Energieaudits unterstützen. Für Unternehmen mit mehreren Filialen sind die Auswertung und der Vergleich von Energieverbräuchen mehrerer Standorte hochinteressant. Die Visualisierungslösungen zeigen Einsparpotenziale auf und tragen dadurch maßgeblich zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei.

 

Automatisiertes Gerätemanagement im digitalen Energiesystem der Zukunft

Wir dürfen in einem spannenden neuen Forschungsprojekt mitarbeiten: Ziel von „Blockchain Identity Ledger“ ist die Entwicklung eines automatisierten Gerätemanagements im digitalen Energiesystem der Zukunft.

Was hat es damit genau auf sich? Nun, das künftige Energiesystem muss eine Vielzahl von Erzeugern und Energiequellen mit Millionen von Letztverbrauchern zusammenbringen. Dies ist nur möglich, wenn die einzelnen Anlagen eindeutig authentifiziert werden können. Natürlich muss dabei eine hohe Systemsicherheit gewährleistet sein – und die Kommunikationskosten müssen möglichst gering gehalten werden.

Um diese Ziele zu erreichen, arbeitet die Deutsche Energie-Agentur (dena) gemeinsam mit 21 Partnern an der Entwicklung eines dezentralen, digitalen Anlage-Registers. Das Register, eingebunden in eine Blockchain-basierte Infrastruktur, dient zur Identifizierung von Geräten und Anlagen im Energiesystem. Es soll die stetig zunehmenden Schnittstellen im System verbinden und eine reibungslose, kostengünstige Koordination ermöglichen.

Smart Meter Gateway als Datendrehscheibe

Hier kommt das Smart Meter Gateway ins Spiel, die Kommunikationseinheit des intelligenten Messsystems. Das BSI-konforme Gateway empfängt die Messdaten von angeschlossenen Einheiten, speichert diese und bereitet sie für die Marktakteure auf. VOLTARIS bringt hier als Messstellenbetreiber und Gateway-Administrator das erforderliche Know-how ins Projekt mit ein.

Mit dem Blockchain-basierten Verzeichnis lässt sich die Verbindung zwischen einem Smart Meter Gateway und einer Geräte-Identität sicher dokumentieren. Der Ledger soll künftig noch weitere Funktionen erfüllen und als Basis für weitere systemdienliche Dienste und marktorientierte Anwendungen fungieren. Wir dürfen gespannt sein!

Mehr zu zum Pilotprojekt gibt es beim Future Energy Lab.